EP1270825B1 - Procédé et installation de compensation de mouvements de sol - Google Patents

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EP1270825B1
EP1270825B1 EP01401636A EP01401636A EP1270825B1 EP 1270825 B1 EP1270825 B1 EP 1270825B1 EP 01401636 A EP01401636 A EP 01401636A EP 01401636 A EP01401636 A EP 01401636A EP 1270825 B1 EP1270825 B1 EP 1270825B1
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EP
European Patent Office
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tube
apertures
inflatable
liquid
soil
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EP01401636A
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EP1270825A1 (fr
Inventor
Géraldus Evers
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Compagnie du Sol SARL
Original Assignee
Compagnie du Sol SARL
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D35/00—Straightening, lifting, or lowering of foundation structures or of constructions erected on foundations

Definitions

  • the present invention relates to an installation and a method of compensation of ground movements and the application of said device to the correction of the profile of an embankment or the compensation of ground movements due to an underground structure.
  • a first situation in which ground movements are to compensate is in the embankments access to structures.
  • the structure is usually built on deep foundations that are stable while the compressible soil under the embankments forming the access road is subject to settlements more or less large amplitude and in time. This creates a differential settlement between the access embankment and the actual structure in this transition zone. In the absence of special measures, this settlement would result in an unacceptable difference in level of elevation for the operation of the structure.
  • FIG. 1a shows a structure, for example a bridge, referenced 10 consisting of a vertical structure 14 and an apron 16. It also shows the access road 12 made on an embankment 18, a layer furniture 20 and a foundation layer 22.
  • the compressible soil compresses and results in a settlement of the access road, which will be called dS thereafter.
  • the structure is generally based, by means of foundation elements, on the foundation layer 22, and the settlement of this structure is negligible compared to the settlement of the access road.
  • the differential settlement between access road and engineering structure makes normal operation of the work often impossible.
  • a conventional solution is to set up in the embankment concrete transition slabs to distribute the differential settlement over a certain length and thus reduce the slope.
  • the dimensions of these slabs are in practice limited to about 5 to 6 meters in length, because beyond this length the mechanical stresses applied to the plates become excessive and require plate thicknesses impossible to implement.
  • This solution therefore has its limits and, in the case of compressible terrain, the maximum acceptable slope is reached at more or less regular intervals.
  • Another situation in which the problem arises is that of the realization of underground works, for example tunnels, in areas where there are surface works which may be altered due to the decompression of the ground resulting from the realization of the underground structure.
  • An object of the present invention is to provide an embankment profile correction installation constituting in particular a way of access to a structure that effectively makes it possible to maintain the inclination of the access road to an acceptable value. , and that allows to make several times this correction to take account of the evolution of the profile in the time.
  • the inflation liquid must have adequate properties to allow repetitive swelling of the inflatable members in order to compensate for the evolution over time of the embankment profile.
  • the inflation liquid must have an adjustable setting time, low viscosity and good stability, while after setting, the product must remain deformable while having sufficient rigidity.
  • Grouts that can meet these needs are indicative but not limiting: grouts based on stabilized cement, stiffened de-flocculated bentonites (also called “super-gets”), silica sols or resins.
  • the installation comprises a plurality of tubes which are intended to be placed in horizontal wells substantially parallel to each other. It is thus possible, by selectively causing the swelling of the inflatable members associated with the different tubes, to effect the correction of the effects of ground movements in a plane.
  • the movable shutter elements of the orifices of each tube are sleeves surrounding the tube and made of an elastically deformable material under the effect of the pressure of the liquid.
  • Such tubes are in themselves commonly used in grouting techniques in the ground and are specifically called cuff tubes.
  • the tubing means comprise a pipe whose second end is closed and provided with holes near said second end, the two controllable shutter means being arranged on either side of said holes.
  • each controllable sealing means is constituted by an inflatable element surrounding said pipe, each inflatable element being able, in the expanded state, to seal said tube.
  • the holes provided at the end of the pressure-filled liquid injection pipe can be brought to the right of each series of orifices in the tube and, by controlling the inflatable elements. arranged on either side of these holes, it is possible to define an area in the tube in which the pressure of the liquid increases sufficiently to open the sleeves of the orifices of the tube and thus cause the passage of the liquid loaded in the inflatable members to give them the desired volume in order to obtain the necessary correction of the embankment profile.
  • the invention also relates to a method for compensating the movement of the ground according to claim 10.
  • the invention also relates to the application of the method to the correction of the profile of an embankment, characterized in that said tubes are disposed in the embankment substantially parallel to each other and substantially perpendicular to the direction of the embankment.
  • the invention also relates to an application of the method characterized in that the said tube or tubes are arranged in inclined or directed boreholes.
  • the correction device consists essentially of at least one tube T 1 and preferably a plurality of tubes T i which are placed in horizontal holes F 1 which extend over the entire width of the backfill and which are arranged perpendicularly. to the main direction of this backfill parallel to each other.
  • each tube T i is equipped as will be explained later in more detail inflatable elements G i, j distributed over the length of the tube T i .
  • the correction of the profile in the direction orthogonal to the embankment is obtained by appropriately inflating the various inflatable elements G i, j and the correction of the embankment profile in its main direction is obtained by selectively inflating the inflatable elements G i, j associated with different tubes T 1 ... T i .
  • the tube T l is a rigid metal tubular piece 50 which can be introduced into the horizontal boreholes F i . Over its length, the tube 50 comprises series of orifices 52 j which are covered by an elastically deformable sleeve 54 j . Cuffed tubes are in themselves known in particular in the techniques of grouting under pressure for the consolidation of soil.
  • the deformable sleeve 54 j deviates from the outer wall of the tube and allows the exit of the liquid under pressure.
  • an inflatable member G i, j constituted by a deformable wall 56.
  • This deformable wall can be fixed at each of these ends by flanges. 58.60 on the outer face of the tube T i .
  • the wall of the inflatable member is metallic, it is preferable to provide that one of the flanges 58 is fixed and that the other flange 60 can slide sealingly on the outer face of the tube to facilitate the expansion of the inflatable organ.
  • the same inflatable member In order to facilitate the introduction of the inflation fluid into the inflatable member G, it is possible for the same inflatable member to correspond to several series of orifices 52 j .
  • the deformable envelope 56 can be made using a metal wall or a synthetic material. This wall must be sufficiently strong to withstand the pressure of the pressurized liquid and the static charge related to the backfill. In the same way, it is necessary that the inflation fluid which will preferably be a cementitious grout or a synthetic resin-based grout is sufficiently fluid to allow successive fills in time of the inflatable elements with the aid of grout without the previous injections preventing access to the inflatable elements.
  • the inflation fluid which will preferably be a cementitious grout or a synthetic resin-based grout is sufficiently fluid to allow successive fills in time of the inflatable elements with the aid of grout without the previous injections preventing access to the inflatable elements.
  • This device which has the general reference 70 is constituted by a rigid pipe 72 whose diameter is substantially smaller than the internal diameter of the tube T i .
  • One end of the conduit 72 is plugged by a plug 74 while opposite end 76 may be connected to a flexible grout supply line.
  • the pipe 72 comprises a series of holes such as 78.
  • Inflatable sealing elements 80 and 82 are mounted on the outer face of the pipe 72 on either side of the holes 78.
  • the elements 80 and 82 are inflatable envelopes.
  • the swelling of the shutters 80 and 82 is obtained, in this particular embodiment, by an annular pipe 84 surrounding the pipe 72 and into which a liquid F for controlling the elements 80 and 82 can be injected.
  • the annular pipe 84 of course comprises orifices 86 to the right of the members 80 and 82 to allow swelling.
  • control liquid F of the elements 80 and 82 could be conveyed by a small flexible tube connected to the elements 80 and 82.
  • the system 70 is introduced into the corresponding tube T i and the system 70 is put in place in such a way that these inflatable closure elements 80 and 82 are arranged on either side of the series. orifices 52 j of the inflatable member to be activated.
  • the control liquid F which causes the filling structures 80 and 82 to swell until they come into contact with the inner wall of the tube T i , is sent into the annular duct 84 to obtain the fluid. sealing.
  • the pressurized grout C is introduced into the pipe 72. This grout exits through the orifices 78, which causes its pressure to increase in the volume V inside the tube T i between the closure elements 80 and 82.
  • the increase of the pressure of the grout in this volume V causes the lifting of the sleeve 54 j and the passage of the grout in the inflatable member G i, j .
  • a device for measuring volume or slurry flow makes it possible to obtain the desired swelling of the inflatable member G i, j .
  • each inflatable member G i, j it corresponds for example two sets of orifices 52 j and thus two deformable sleeve 54 1 to facilitate the filling of the inflatable member.
  • FIG. 6 shows a first embodiment of the installation.
  • plates 30 are used. length I, the different plates 30 preferably overlapping one of their edge 30a.
  • Expansible structures G i, j (G 1, j , G 2,, j , G 3, j ) associated with tubes T i are fixed on the lower face 30b of a plate, preferably facing the edge 30a. recovery.
  • discontinuous plates 30 an effect having a continuity, according to the length of the access path, is obtained because it is possible, as has already been explained from FIG. increasing the volume of expandable structures G i, j as the settlement of the access path.
  • FIG. 7 represents a second alternative embodiment of the invention in which the plates 30 with their watertight expandable structures G i, j (G 1,, j , G 2,, j , G 3,, j , G 4,, j ) associated with the tubes T i .
  • the plates 30 with their watertight expandable structures G i, j (G 1,, j , G 2,, j , G 3,, j , G 4,, j ) associated with the tubes T i .
  • support plates such as 32 of reduced dimensions relative to the distribution plates 30, the expandable structure 24 being interposed between the lower face of the edge of the plate 30 and the upper face of the support plate 32. Thanks to the presence of the support plate 32, the lifting effect of the access road upwards is improved under the effect of the expansion of the inflatable structures G i, j .
  • FIGS. 8A and 8B, 8C illustrate two examples of use of the compensation device according to the invention for the protection of surface structures with respect to movements of the ground that can be created by tunneling or, more generally, , the realization of underground works.
  • FIG. 8A there are the surface works 90, 92 with their foundations on piles 90 'and 92'. It also included the location of tunnels 94 and 96 to be excavated. Sloping boreholes 102, 104 are produced from the ground surface. Tubes T 1 , T 2 are introduced into these boreholes identical to that shown in FIG. 2. Each tube T is equipped with elements inflatable G 1 ... G 4 in the portion of the drilling located between the foundations and the area where the tunnels will be dug.
  • FIGS. 8B and 8C illustrate an alternative embodiment of the compensation devices.
  • deviated drilling 106, 108 ... 110 is carried out. Compensation identical to that shown in Figure 2.
  • the inflatable members G are provided only in the area where compensation is required.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • La présente invention a pour objet une installation et un procédé de compensation de mouvements de sol et l'application dudit dispositif à la correction du profil d'un remblai ou à la compensation de mouvements de sol dus à un ouvrage souterrain.
  • Une première situation dans laquelle des mouvements de sol sont à compenser se présente dans les remblais d'accès à des ouvrages d'art.
  • Les zones de transition entre remblai d'accès et ouvrage d'art posent souvent des problèmes lorsque cet ensemble est réalisé en présence de couches compressibles, notamment sous les remblais d'accès.
  • En effet, dans ces configurations, l'ouvrage d'art est en général réalisé sur des fondations profondes qui sont donc stables alors que le sol compressible sous les remblais formant la voie d'accès est sujet à des tassements plus ou moins importants en amplitude et dans le temps. Il se forme ainsi un tassement différentiel entre le remblai d'accès et l'ouvrage d'art proprement dit dans cette zone de transition. En l'absence de mesures particulières, ce tassement se traduirait par une dénivellation inacceptable pour l'exploitation de l'ouvrage.
  • Les exigences des exploitants d'ouvrage d'art deviennent de plus en plus sévères. En particulier, les trains à grande vitesse ont des exigences en matière de tassement différentiel qu'il n'est souvent pas possible de garantir avec les techniques utilisées actuellement. En matière de circulation routière, les tassements différentiels constituent des sources incontestables de nuisances et d'accident.
  • Les figures annexées 1a et 1b illustrent ce problème. Sur la figure 1a, on a représenté un ouvrage d'art, par exemple un pont, référencé 10 constitué par une structure verticale 14 et un tabliers 16. On a également représenté la voie d'accès 12 réalisée sur un remblai 18, une couche meuble 20 et une couches de fondation 22.
  • Sous l'effet de la charge du remblai, le sol compressible se comprime et il en résulte un tassement de la voie d'accès, qu'on appellera dS par la suite. De son côté, l'ouvrage d'art est en général fondé, par l'intermédiaire d'éléments de fondation, sur la couche de fondation 22, et le tassement de cet ouvrage est négligeable par rapport au tassement de la voie d'accès. Le tassement différentiel entre voie d'accès et ouvrage d'art rend une exploitation normale de l'ouvrage souvent impossible.
  • Une solution classique consiste à mettre en place dans le remblai des dalles de transition en béton permettant de répartir le tassement différentiel sur une certaine longueur et ainsi de diminuer la déclivité. Toutefois, les dimensions de ces dalles sont dans la pratique limitées à environ 5 à 6 mètres de longueur, car au-delà de cette longueur les sollicitations mécaniques appliquées aux plaques deviennent excessives et nécessiteraient des épaisseurs de plaque impossibles à mettre en oeuvre. Cette solution a donc ses limites et, en cas de terrain compressible, on atteint à intervalles plus ou moins réguliers la pente maximale acceptable.
  • Compte tenu des solutions envisagées actuellement, on est conduit à de fréquentes interventions d'entretien sur la zone d'accès à l'ouvrage d'art : des remises à niveau des rails ou la mise en place d'une nouvelle couche de revêtement routier. Outre leur coût direct, ces travaux d'entretien sur les voies ou sur les revêtements de route ont des répercutions importantes sur l'exploitation de l'ouvrage : arrêt du trafics durant la période d'entretien avec toutes les conséquences qui en découlent.
  • Une autre situation dans laquelle le problème se pose est celle de la réalisation d'ouvrages souterrains, par exemple des tunnels, dans des zones où il existe des ouvrages de surface qui risquent d'être altérés en raison de la décompression du terrain résultant de la réalisation de l'ouvrage souterrain.
  • Actuellement, ce problème est résolu par l'injection, dans le sol, en cours de réalisation de l'ouvrage souterrain, de petites quantités de coulis dans différents points d'injection et à provoquer ainsi de multiples points de petits gonflements qui viennent contrebalancer l'effet de tassement. C'est ce qui illustre la figure 1C annexée
  • Le DE 42 10 196 décrit une installation de compensation des mouvements du sol. L'installation permet d'injecter directement dans le sol un matériau adapté.
  • Sur cette figure, on a représenté des ouvrages de surface 90, 92 avec leurs fondations sur pieux 90', 92'. On a également représenté en pointillés deux tunnels à réaliser 94, 96. Pour protéger les ouvrages de surface vis à vis des mouvements de sol que provoquera le forage des tunnels, on réalise dans la zone entre les fondations sur pieux et la zone de réalisation des tunnels 94 et 96 des injections de coulis par l'intermédiaire de puits tels que 98 et de forages sous nappe tels que 100.
  • Cependant, dans certains cas, il est difficile de mettre en oeuvre cette technique classique :
    • la réalisation de forages sub-horizontaux sous les fondations d'un bâtiment peut être problématique (dans le cas de la figure 1C, le bâtiment à protéger est fondé sur pieux et les forages se situeraient alors à une profondeur de 15 mètres sous le niveau du sol et de la nappe, ce qui exige des opérations coûteuses et risquées).
    • la position relative des deux ouvrages l'un par rapport à l'autre ne se prête pas au traitement classique (dans le cas de la figure 1C le tunnel à creuser est trop proche de la base des pieux à protéger et les coulis d'injection risquent de trouver un court-circuit vers les pieux ou vers l'ouvrage en cours de réalisation).
    • le terrain ne se prête pas bien au traitement de compensation, le coulis pénètre le terrain ou claque le terrain sans provoquer une déformation volumétrique autour du point d'injection.
  • Il existe donc un réel besoin de disposer d'une technique permettant de limiter l'effet de tassement relatif de la voie d'accès à l'ouvrage d'art qui soit d'une mise en oeuvre aisée au moment de la réalisation de l'ouvrage d'art ou après cette réalisation.
  • Un objet de la présente invention est de fournir une installation de correction de profil d'un remblai constituant notamment une voie d'accès à un ouvrage d'art qui permette effectivement de maintenir l'inclinaison de la voie d'accès à une valeur acceptable, et qui permette d'effectuer plusieurs fois cette correction pour tenir compte de l'évolution du profil dans le temps.
  • Pour atteindre ce but, selon l'invention, l'installation de compensation des mouvements d'une zone de sol notamment des mouvements de tassement, par exemple de remblais d'accès à un ouvrage d'art, comprend:
    • au moins un tube placé dans le sol et dont au moins une extrémité est accessible, ledit tube présentant sur sa longueur n séries d'orifices, chaque série d'orifices étant équipée d'un élément d'obturation mobile ayant une première position de repos dans laquelle il obture lesdits orifices et une deuxième position dans laquelle il laisse ouverts lesdits orifices sous l'effet de la pression d'un liquide de gonflage dans ledit tube ;
    • P organes étanches gonflables (P≤n), chaque organe étant disposé autour dudit tube au droit d'au moins une série d'orifices et ayant au moins une de ses deux extrémités solidaires de la paroi externe du tube et placés en dessous de la zone de sol à compenser ; et
    • des moyens formant tubulure mobiles à l'intérieur dudit tube, dont une première extrémité est alimentée par ledit liquide de gonflage sous pression et une deuxième extrémité susceptible d'être amenée en regard d'au moins une série d'orifices, et de délivrer ledit liquide sous pression dans ledit tube, ladite deuxième extrémité étant équipée de deux moyens commandables d'obturation dudit tube, ledit liquide étant délivré dans ledit tube entre lesdits moyens d'obturation commandables, par quoi ledit liquide sous pression amène l'élément d'obturation dans sa deuxième position et le liquide sous pression pénètre dans l'organe gonflable correspondant et en provoque le gonflement, ledit gonflement produisant un déplacement du sol pour compenser lesdits mouvements du sol.
  • On comprend que l'on peut réaliser une compensation précise des mouvements de sol grâce à la présence de plusieurs organes gonflables montés sur un même tube. On comprend également que grâce aux moyens formant tubulure qui peuvent être amenés dans le tube au droit de chaque élément gonflable, il est possible de provoquer le gonflement de chaque organe gonflable en fonction de la correction à introduire localement.
  • On comprend également que le liquide de gonflage doit avoir des propriétés adéquates pour permettre un gonflement répétitif des organes gonflables afin de compenser l'évolution dans le temps du profil du remblai. Pour ce faire, le liquide de gonflage doit avoir un temps de prise réglable, une faible viscosité et une bonne stabilité, tandis qu'après prise, le produit doit rester déformable tout en présentant une rigidité suffisante. Des coulis pouvant répondre à ces besoins sont, à titre indicatif mais non limitatif : des coulis à base de ciment stabilisé, des bentonites dé-floculées rigidifiées (également appelés "super-gets"), des sols de silice ou des résines.
  • De préférence bien sûr, l'installation comporte une pluralité de tubes qui sont destinés à être placés dans des forages horizontaux sensiblement parallèles entre eux. On peut ainsi, en provoquant de façon sélective le gonflement des organes gonflables associés aux différents tubes, réaliser la correction des effets des mouvements de sol dans un plan.
  • De préférence, les éléments mobiles d'obturation des orifices de chaque tube sont des manchettes entourant le tube et réalisées en un matériau élastiquement déformable sous l'effet de la pression du liquide.
  • De tels tubes sont en eux-mêmes couramment utilisés dans les techniques d'injection de coulis dans le sol et sont précisément appelés tubes à manchette.
  • De préférence, les moyens formant tubulure comprennent une conduite dont la deuxième extrémité est obturée et munie de trous à proximité de ladite deuxième extrémité, les deux moyens commandables d'obturation étant disposés de part et d'autre desdits trous.
  • De préférence également, chaque moyen commandable d'obturation est constitué par un élément gonflable entourant ladite conduite, chaque élément gonflable étant apte, à l'état expansé, à obturer ledit tube.
  • On comprend que dans ce mode préféré de réalisation, les trous prévus à l'extrémité de la conduite d'injection de liquide chargé sous pression peuvent être amenés au droit de chaque série d'orifices ménagés dans le tube et, en commandant les éléments gonflables disposés de part et d'autre de ces trous, il est possible de délimiter une zone dans le tube dans laquelle la pression du liquide augmente suffisamment pour ouvrir les manchettes des orifices du tube et provoquer ainsi le passage du liquide chargé dans les organes gonflables pour donner à ceux-ci le volume souhaité afin d'obtenir la correction nécessaire du profil du remblai.
  • L'invention concerne également un procédé pour compenser le mouvement du sol conforme à la revendication 10.
  • L'invention concerne également l'application du procédé à la correction du profil d'un remblai, caractérisée en ce que lesdits tubes sont disposés dans le remblai sensiblement parallèlement les un aux autres et sensiblement perpendiculairement à la direction du remblai.
  • L'invention concerne encore une application du procédé caractérisée en ce que le ou lesdits tubes sont disposés dans des forages inclinés ou dirigés.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles :
    • les figures 1 A et 1B déjà décrites exposent le problème de la modification du profil d'un remblai d'accès à un ouvrage d'art
    • la figure 1C, déjà décrite, expose le problème de la compensation de mouvements de sol dus à la réalisation d'un ouvrage souterrain.
    • la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un remblai équipé de l'installation de compensation selon l'invention ;
    • la figure 3 est une vue du remblai de la figure 2 selon un plan de coupe III-III de la figure 2 ;
    • la figure 4 montre le tube équipé de ses organes gonflables ;
    • la figure 5 montre la mise en place de la tubulure d'injection de liquide chargé sous pression dans le tube de la figure 4 ;
    • la figure 6 montre en coupe verticale une première variante de réalisation de l'installation ;
    • la figure 7 montre une deuxième variante de réalisation de l'installation de correction du profil du remblai.
    • la figure 8A illustre un premier mode d'utilisation de l'installation de compensation dans le cas d'un ouvrage souterrain ; et
    • les figures 8B et 8C illustrent, selon deux plans orthogonaux de coupe, un deuxième mode d'utilisation de l'installation de compensation dans le cas d'un ouvrage souterrain.
  • En se référant tout d'abord aux figures 2 et 3, on va décrire l'ensemble de l'installation de correction de profil.
  • Sur les figures 2 et 3, on a fait apparaître l'ouvrage d'art 10 et les différentes couches de terrain 18, 20 et 22 déjà décrites. L'installation de correction est essentiellement constituée par au moins un tube T1 et de préférence une pluralité de tubes Ti qui sont mis en place dans des forages horizontaux Fl qui s'étendent sur toute la largeur du remblai et qui sont disposés perpendiculairement à la direction principale de ce remblai parallèlement entre eux. Comme le montre la figure 3, chaque tube Ti est équipé comme on l'expliquera ultérieurement plus en détail d'éléments gonflables Gi,j répartis sur la longueur du tube Ti.
  • Comme on l'a déjà expliqué de manière générale, la correction du profil selon la direction orthogonale au remblai est obtenue en gonflant de façon convenable les différents éléments gonflables Gi,j et la correction du profil du remblai selon sa direction principale est obtenue en gonflant de façon sélective les éléments gonflables Gi,j associés aux différents tubes T1 ... Ti.
  • En se référant maintenant à la figure 4, on va décrire plus en détail un mode préféré de réalisation du tube Tl avec ses éléments gonflables Gi,j.
  • Le tube Tl est une pièce tubulaire métallique rigide 50 qui peut être introduite dans les forages horizontaux Fi. Sur sa longueur, le tube 50 comporte des séries d'orifices 52j qui sont recouverts par une manchette élastiquement déformable 54j. Les tubes à manchettes sont en soi connus notamment dans les techniques d'injection de coulis sous pression pour la consolidation de sols.
  • Comme on l'expliquera ultérieurement, lorsqu'un liquide chargé sous pression est appliqué au droit de la série d'orifice 52j, la manchette déformable 54j s'écarte de la paroi externe du tube et permet la sortie du liquide sous pression. Au droit de chaque série d'orifice 52j, ou de plusieurs séries d'orifices adjacentes, est monté un organe gonflable Gi,j constitué par une paroi déformable 56. Cette paroi déformable peut être fixée à chacune de ces extrémités par des brides 58,60 sur la face externe du tube Ti. Dans le cas où la paroi de l'organe gonflable est métallique, il est préférable de prévoir qu'une des brides 58 soit fixe et que l'autre bride 60 puisse coulisser de façon étanche sur la face externe du tube afin de faciliter l'expansion de l'organe gonflable.
  • Afin de faciliter l'introduction du liquide de gonflage dans l'organe gonflable G, on peut prévoir qu'un même organe gonflable corresponde à plusieurs séries d'orifices 52j.
  • On peut également prévoir dans le tube T des séries d'orifices supplémentaires disposés entre les éléments gonflables G et ne débouchant pas dans ceux-ci, associés à des manchettes, pour permettre l'injection de coulis dans le sol entre les éléments gonflables pour combler les vides formés lorsqu'on gonfle les organes gonflables.
  • On comprend donc qu'en introduisant un liquide sous pression dans le tube Ti au droit d'une série d'orifices 52j, ce liquide écarte la manchette 54j de la paroi du tube en "ouvrant" les orifices 52j. Le liquide pénètre dans l'élément gonflable Gi,j. En réglant la quantité de liquide pénétrant dans l'organe gonflable, on peut déterminer son gonflement et donc la correction introduite par l'élément gonflable considéré.
  • L'enveloppe déformable 56 peut être réalisée à l'aide d'une paroi métallique ou d'un matériau synthétique. Il faut que cette paroi soit suffisamment résistante pour supporter d'une part la pression du liquide sous pression et d'autre part la charge statique liée au remblai. De la même manière, il est nécessaire que le liquide de gonflage qui sera de préférence un coulis à base de ciment ou un coulis à base de résine synthétique soit suffisamment fluide pour permettre des remplissages successifs dans le temps des éléments gonflables à l'aide du coulis sans que les injections précédentes n'empêchent l'accès aux éléments gonflables.
  • En se référant maintenant à la figure 5, on va décrire un mode préféré de réalisation du système qui permet d'alimenter en coulis sous pression le tube Ti au droit de l'élément gonflable Gi,j souhaité. Ce dispositif qui porte la référence générale 70 est constitué par une conduite rigide 72 dont le diamètre est sensiblement inférieur au diamètre interne du tube Ti. Une extrémité, de la conduite 72 est obturée par un bouchon 74 alors que extrémité opposée 76 peut être raccordée à une conduite souple d'alimentation en coulis. A proximité du bouchon 74, la conduite 72 comporte une série de trous tels que 78. Des éléments gonflables d'obturation 80 et 82 sont montés sur la face externe de la conduite 72 de part et d'autre des trous 78. Les éléments 80 et 82 sont des enveloppes gonflables. Le gonflement des obturateurs 80 et 82 est obtenu, dans ce mode particulier de réalisation, par une conduite annulaire 84 entourant la conduite 72 et dans laquelle on peut injecter un liquide F de commande des éléments 80 et 82. La conduite annulaire 84 comporte bien sûr des orifices 86 au droit des organes 80 et 82 pour permettre le gonflement.
  • Le liquide F de commande des éléments 80 et 82 pourrait être acheminé par un petit tube flexible raccordé aux éléments 80 et 82.
  • On comprend aisément le mode d'utilisation du dispositif de correction qui vient d'être décrit. Après avoir déterminé à l'aide de mesures les compensations qu'il faut introduire selon la direction perpendiculaire du remblai et selon sa direction longitudinale, on détermine pour chaque élément gonflable Gi,j, le gonflement souhaitable.
  • Pour obtenir ce gonflement, on introduit le système 70 dans le tube Ti correspondant et le système 70 est mis en place de telle manière que ces éléments gonflables d'obturation 80 et 82 soient disposés de part et d'autre de la série d'orifices 52j de l'organe gonflable à activer. Dans cette position, on envoie dans la conduite annulaire 84 le liquide de commande F qui provoque le gonflement des structures d'obturation 80 et 82 jusqu'à ce que celles-ci arrivent en contact de la paroi interne du tube Ti pour obtenir l'étanchéité. Puis, on introduit le coulis sous pression C dans la conduite 72. Ce coulis sort par les orifices 78, ce qui fait monter sa pression dans le volume V à l'intérieur du tube Ti entre les éléments d'obturation 80 et 82. L'augmentation de la pression du coulis dans ce volume V provoque le soulèvement de la manchette 54j et le passage du coulis dans l'organe gonflable Gi,j. Un dispositif de mesure de volume ou de débit de coulis permet d'obtenir le gonflement souhaité de l'organe gonflable Gi,j.
  • Lorsque cette opération a été réalisée pour tous les organes gonflables du tube Ti, on effectue la même opération pour les différents organes gonflables du tube Ti+1.
  • Comme on l'a déjà indiqué, il est possible de choisir un coulis dont la résistance après prise est limitée en tout en assurant le maintien du gonflage souhaité de l'organe gonflable. On peut ainsi ultérieurement procéder à un nouveau gonflage des organes gonflables pour corriger ou compenser un nouvel affaissement du remblai.
  • Il est également possible de prévoir qu'à chaque organe gonflable Gi,j, il corresponde par exemple deux séries d'orifices 52j et donc deux manchettes déformables 54l afin de faciliter le remplissage de l'organe gonflable.
  • La figure 6 montre une première variante de réalisation de l'installation. Dans ce mode de réalisation, on utilise des plaques 30 de longueur I, les différentes plaques 30 se recouvrant de préférence par un de leur bord 30a. Des structures expansibles Gi,j (G1,j, G2,,j, G3,,j) associées à des tubes Ti sont fixées sur la face inférieure 30b d'une plaque, de préférence en regard du bord 30a de recouvrement. Dans ce mode de réalisation, on obtient donc à l'aide de plaques discontinues 30, un effet présentant une continuité, selon la longueur de la voie d'accès, du fait qu'il est possible comme on l'a déjà expliqué d'augmenter le volume des structures expansibles Gi,j au fur et à mesure du tassement de la voie d'accès.
  • La figure 7 représente une deuxième variante de mise en oeuvre de l'invention dans laquelle on retrouve les plaques 30 avec leurs structures expansibles étanches Gi,j (G1,,j, G2,,j, G3,,j, G4,,j) associées aux tubes Ti. Dans ce mode de réalisation, on prévoit de plus des plaques d'appui telles que 32 de dimensions réduites par rapport aux plaques de répartition 30, la structure expansible 24 étant interposée entre la face inférieure du bord de la plaque 30 et la face supérieure de la plaque d'appui 32. Grâce à la présence de la plaque d'appui 32, on améliore l'effet de relèvement de la voie d'accès vers le haut sous l'effet de l'expansion des structures gonflables Gi,j.
  • Les figures 8A et 8B, 8C illustrent deux exemples d'utilisation du dispositif de compensation selon l'invention à la protection d'ouvrages de surface vis à vis des mouvements de sol susceptibles d'être crées par le percement de tunnels ou, plus généralement, la réalisation d'ouvrages souterrains.
  • Sur la figure 8A, on retrouve les ouvrages de surface 90, 92 avec leurs fondations sur pieux 90' et 92'. On y a également fait figurer l'emplacement des tunnels 94 et 96 à creuser. On réalise, à partir de la surface du sol, des forages inclinés tels que 102, 104. On introduit dans ces forages des tubes T1, T2 identiques à celui qui représenté sur la figure 2. Chaque tube T est équipé d'éléments gonflables G1 ... G4 dans la portion des forages située entre les fondations et la zone où les tunnels seront creusés.
  • Les figures 8B et 8C illustrent une variante de mise en place des dispositifs de compensation. Dans la région entre les fondations 90' et 92' et la zone des tunnels 94 et 96, on réalise des forages déviés 106, 108 ... 110. On met en place dans chaque forage un dispositif de compensation identique à celui qui est représenté sur la figure 2. Les organes gonflables G ne sont prévus que dans la zone où la compensation est requise.

Claims (15)

  1. Installation de compensation des mouvements d'une zone de sol notamment des mouvements de tassement, par exemple de remblais d'accès a un ouvrage d'art, comprenant :
    - au moins un tuber (50) placé dans le sol et dont au moins une extrémité est accessible, ledit tube présentant sur sa longueur n séries d'orifices (52j), chaque série d'orifices étant équipée d'un élément d'obturation mobile (54j) ayant une première position de repos dans laquelle il obture lesdits orifices et une deuxième position dans laquelle il laisse ouverts lesdits orifices sous l'effet de la pression d'un liquide de gonflage dans ledit tube ;
    - P organes étanches gonflables, P étant inférieur ou égal à n, chaque organe (Gi,j) étant disposé autour dudit tube au droit d'au moins une série d'orifices et ayant au moins une de ses deux extrémités solidaire de la paroi externe du tube et placés en dessous de la zone de sol à compenser ; et
    - des moyens formant tubulure (72) mobiles à l'intérieur dudit tube, dont une première extrémité est alimentée par ledit liquide de gonflage sous pression et une deuxième extrémité susceptible d'être amenée en regard d'au moins une série d'orifices, et de délivrer ledit liquide sous pression dans ledit tube, ladite deuxième extrémité étant équipée de deux moyens commandables d'obturation (80,82) dudit tube, ledit liquide étant délivré dans ledit tube entre lesdits moyens d'obturation commandables, par quoi ledit liquide sous pression amène l'élément d'obturation dans sa deuxième position et le liquide sous pression pénètre dans l'organe gonflable correspondant et en provoque le gonflement, ledit gonflement produisant un déplacement du sol pour compenser lesdits mouvements du sol.
  2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de tubes placés dans le sol.
  3. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits éléments mobiles d'obturation sont des manchettes entourant ledit tube et réalisées en un matériau élastiquement déformable sous l'effet de la pression du liquide.
  4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque organe gonflable est constitué par une paroi déformable (56) réalisée en métal ou en matériau synthétique.
  5. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits moyens formant tubulure comprennent une conduite dont la deuxième extrémité est obturée et munie de trous à proximité de ladite deuxième extrémité, les deux moyens commandables d'obturation étant disposés de part et d'autre desdits trous.
  6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque moyen commandable d'obturation est constitué par un élément gonflable entourant ladite conduite, chaque élément gonflable étant apte, à l'état expansé, à obturer ledit tube.
  7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les deux éléments gonflables sont alimentés en fluide sous pression par un conduit annulaire entourant ladite conduite.
  8. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les deux éléments gonflables sont alimentés en fluide sous pression par une conduite parallèle à ladite conduite.
  9. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ledit tube ou chaque tube comprend en outre des séries d'orifices disposés entre lesdites séries d'orifices associées aux organes gonflables.
  10. Procédé pour compenser des mouvements de sol, notamment des mouvements de tassement, par exemple de remblais d'accès à un ouvrage d'art, comprenant les étapes suivantes:
    - on place dans le sol au moins un tube (50) dont au moins une extrémité est accessible, ledit tube présentant sur sa longueur n séries d'orifice (54j), chaque série d'orifices étant équipée d'un élément d'obturation mobile (54j) ayant une première position de repos dans laquelle il obture lesdits orifices et une deuxième position dans laquelle il laisse ouverts lesdits orifices sous l'effet de la pression d'un liquide de gonflage dans ledit tube, ledit tube étant équipé de P organes étanches gonflables, P étant inférieur ou égal à n, chaque organe (Gi,j) étant disposé autour dudit tube au droit d'au moins une série d'orifices et ayant au moins une de ses deux extrémités solidaires de la paroi externe du tube ; et
    - on déplace des moyens formant tubulure (72) à l'intérieur dudit tube et on alimente une première extrémité desdits moyens formant tubulure avec ledit liquide de gonflage sous pression et on amène une deuxième extrémité des moyens formant tubulure en regard d'au moins une série d'orifices (52j), pour délivrer ledit liquide sous pression dans ledit tube, ladite deuxième extrémité étant équipée de deux moyens commandables d'obturation (80, 82) dudit tube, ledit liquide étant délivré dans ledit tube entre lesdits moyens d'obturation commandables, par quoi ledit liquide sous pression amène l'élément d'obturation mobile (54j) dans sa deuxième position et le liquide sous pression pénètre dans l'organe gonflable (Gi,j) correspondant et en provoque le gonflement.
  11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on place une pluralité de tubes dans le sol.
  12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que lesdits éléments mobiles d'obturation sont des manchettes entourant ledit tube et réalisées en un matériau élastiquement déformable sous l'effet de la pression du liquide.
  13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que chaque organe gonflable est constitué par une paroi déformable (56) réalisée en métal ou en matériau synthétique.
  14. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 13 à la correction du profil d'un remblai, caractérisée en ce que lesdits tubes sont disposés dans le remblai sensiblement parallèlement les un aux autres et sensiblement perpendiculairement à la direction du remblai.
  15. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 13 à la compensation des mouvements de sol dus à la réalisation d'un ouvrage souterrain, caractérisée en ce que le ou lesdits tubes sont disposés dans des forages inclinés ou dirigés.
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